2014 Fiscal Year Research-status Report
金ナノコロイド製剤を用いた難治性癌分子追跡陽子線治療法の開発
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26461876
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋本 孝之 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), その他 (60400678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊達 広行 北海道大学, その他の研究科, 教授 (10197600)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / 放射線増感効果 / モンテカルロシミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)放射線増感効果、2)分子標的性
陽子線が金ナノ粒子（GNP）と衝突した際に、金原子から電子を放出させ、GNP周囲にどの程度の放射線増感効果をもたらすのか（マイクロドシメトリ）をモンテカルロシミュレーションにより検証した。水で満たされた直方体（3μm×1μm×1μm）中の深さ0.5μmの位置に直径20nmのGNPを置き、水平方向から0.7MeVの陽子線を照射した。GNPがある場合の付与エネルギーDwithGNPとGNPがない場合の付与エネルギーDwithoutGNPの差である差分線量Dsubによって、二次電子による吸収線量の分布を得て放射線増感効果を評価した。GNP表面から100nmまでは比較的高いエネルギー付与（増感効果）が得られ、また、2500nm程度まで増感効果がみられた。さらに、表面から90nm以降では差分線量がマイナスになる（すなわちGNPがある場合よりない場合の方が高線量となる）領域が生じる。増感効果に必要なGNPの密度は、4×10^13[1/cm3]以上であると推定された。
3)造影効果、4)位置合わせマーカー機能
造影効果や照射時の位置合わせマーカー機能評価のため、コロイド粒子径や濃度を変化させたGNP製剤を用いて、X線CTでのCT値を測定し、視認性の違いを確認した。CT値の測定誤差を考慮する必要があるが、概ね100ppmあたりCT値3程度の線形性が認められた。しかしながら人体にCT値の差が認識できる程の高濃度のGNP溶液を投与するには、あらかじめ動物実験等により十分な安全性の評価が必要である。現在照射時の位置合わせマーカーとしては1.5-2mmの金マーカーを臨床では使用している。RI標識製剤を腫瘍に取り込ませて画像化するなど、他にも有用と思われる手段があるため、照射時の位置合わせマーカーとしてGNP溶液を用いることは現実的でないと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は放射線生物的実験よりも優先して、放射線物理学的な検証に重点を置いて研究を進めた。具体的には、金ナノ粒子（GNP）に対する陽子線照射時の影響解明のためのモンテカルロシミュレーションによる検証を行い、また造影効果や照射時の位置合わせマーカー機能評価のため、コロイド粒子径や濃度を変化させたGNP製剤を用いて、X線CTでのCT値を測定し、視認性の違いを確認することで、GNP製剤の造影剤や照射時の位置合わせマーカーとしてのヒトへの臨床応用の可能性について検証した。研究分担者と連携し、成果について学会発表や論文発表を行うことができたため、本研究は初年度としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
放射線物理学的な研究では、研究分担者と連携し、金ナノ粒子に対する陽子線照射時の影響解明のためのモンテカルロシミュレーションを、より実際の臨床での照射条件に近づけて検証を引き続き進めていく。細胞内外に複数個のGNPが存在した状態で、より高いエネルギーの陽子線ビームが入射した際の複雑な放射線増感効果について、細かく条件を変えて複数回のシミュレーションを繰り返すためには、より計算速度の速いコンピュータを用いる必要があると考えている。
放射線生物学的実験については、表面修飾分子により腫瘍細胞表面抗原だけでなく、細胞内の核や他の細胞小器官に対する特異的集積性を持たせたGNP製剤を作成し、コロイド粒子径や濃度を変化させて培養腫瘍細胞に取り込ませて集積性の変化を観察し、陽子線照射実験を行い、生存率を対象と比較して、GNPの放射線増感効果を明らかにしていく。さらには将来的なマウス等の動物実験やヒトへの臨床応用につなげたい。
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| Causes of Carryover |
本年度は放射線生物的実験よりも優先して、放射線物理学的な検証に重点を置いて研究を進めたため、当初想定していなかった論文投稿費が発生したものの、あらかじめ計上していた細胞培養に関わる費用や、金ナノ粒子製剤の購入費用、実験助手や加速器運転員等のの人件費の支出が生じなかったため、次年度使用額が生じる結果となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
放射線物理学的な研究では、金ナノ粒子（GNP）に対する陽子線照射時の影響解明のためのモンテカルロシミュレーションを、実際の臨床での照射条件に近づけて検証を進めていくため、より計算速度の速いコンピュータを用いるための費用が必要がある。放射線生物学的実験については、表面修飾分子により腫瘍細胞表面抗原だけでなく、細胞内の核や他の細胞小器官に対する特異的集積性を持たせたGNP製剤を作成し、コロイド粒子径や濃度を変化させて培養腫瘍細胞に取り込ませて集積性の変化を観察し、陽子線照射実験を行い、生存率を対象と比較して、GNPの放射線増感効果を明らかにしていくため、細胞培養に関わる費用や、GNP製剤の購入費用、実験助手や加速器運転員等の人件費の支出を想定している。他に、本研究に関連した書籍の購入費用、データ処理や論文投稿・印刷に関わる費用、学会発表や情報収集のための旅費としての支出を計画している。
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Research Products
(3 results)
